(57)【要約】  【課題】専用の検出回路を要することなく入出力端子が逆接続されていることを正確に検出して異常時の原因究明を容易にし、スイッチング素子等の保護を可能にした交流交流変換器の異常検出方法を提供する。  【解決手段】半導体スイッチング素子のオンオフにより交流電源電圧を任意の大きさ及び周波数の交流電圧に変換して出力するマトリクスコンバータ２０等の交流交流変換器において、マトリクスコンバータ２０の正規の入力端子Ｒ，Ｓ，Ｔに印加されている交流電圧情報と、マトリクスコンバータ２０の正規の出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗに印加されている交流電圧の整流電圧情報とを用いて、正規の出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗが交流電源１０側に接続され、かつ、正規の入力端子Ｒ，Ｓ，Ｔが負荷６０側に接続されている逆接続状態を検出する。【選択図】図１
2006352960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体スイッチング素子のオンオフにより交流電源電圧を任意の大きさ及び周波数の交流電圧に変換して出力する交流交流変換器において、
前記変換器の正規の入力端子に印加されている交流電圧情報と、前記変換器の正規の出力端子に印加されている交流電圧の整流電圧情報とを用いて、前記変換器の正規の出力端子が交流電源側に接続され、かつ、正規の入力端子が負荷側に接続されている逆接続状態を検出することを特徴とする交流交流変換器の異常検出方法。
【請求項２】
請求項１に記載した交流交流変換器の異常検出方法において、
前記変換器の正規の入力端子に印加されている交流電圧の大きさが規定値未満であり、かつ、前記変換器の正規の出力端子に印加されている交流電圧の整流電圧の大きさが規定値以上である場合に逆接続状態を検出することを特徴とする交流交流変換器の異常検出方法。
【請求項３】
半導体スイッチング素子のオンオフにより交流電源電圧を任意の大きさ及び周波数の交流電圧に変換して出力する交流交流変換器であって、制御装置の電源電圧を交流電源から得るようにした交流交流変換器において、
前記変換器の正規の入力端子に印加されている交流電圧情報と、前記制御装置の電源電圧情報とを用いて、前記変換器の正規の出力端子が交流電源側に接続され、かつ、正規の入力端子が負荷側に接続されている逆接続状態を検出することを特徴とする交流交流変換器の異常検出方法。
【請求項４】
請求項３に記載した交流交流変換器の異常検出方法において、
前記変換器の正規の入力端子に印加されている交流電圧の大きさが規定値未満であり、かつ、前記制御装置の電源電圧が正常である場合に逆接続状態を検出することを特徴とする交流交流変換器の異常検出方法。
【請求項５】
半導体スイッチング素子のオンオフにより交流電源電圧を任意の大きさ及び周波数の交流電圧に変換して出力する交流交流変換器において、
前記変換器の運転前にこの変換器の正規の出力端子に印加されている交流電圧情報を用いて、前記変換器の正規の出力端子が交流電源側に接続され、かつ、正規の入力端子が負荷側に接続されている逆接続状態を検出することを特徴とする交流交流変換器の異常検出方法。
【請求項６】
半導体スイッチング素子のオンオフにより交流電源電圧を任意の大きさ及び周波数の交流電圧に変換して出力する交流交流変換器であって、制御装置の電源電圧を交流電源から得るようにした交流交流変換器において、
前記変換器の正規の入力端子に印加されている交流電圧情報と、前記変換器の正規の出力端子に印加されている交流電圧情報とを用いて、前記変換器の正規の出力端子が交流電源側に接続され、かつ、正規の入力端子が負荷側に接続されている逆接続状態を検出することを特徴とする交流交流変換器の異常検出方法。
【請求項７】
請求項６に記載した交流交流変換器の異常検出方法において、
前記変換器の正規の入力端子に印加されている交流電圧の大きさが規定値未満であり、かつ、前記変換器の正規の出力端子に印加されている交流電圧の大きさが規定値以上である場合に逆接続状態を検出することを特徴とする交流交流変換器の異常検出方法。
【請求項８】
請求項７に記載した交流交流変換器の異常検出方法において、
逆接続状態を検出した時に、ある半導体スイッチング素子に印加されるべき正常接続時の駆動信号を、前記半導体スイッチング素子と同じ入出力端子間に接続されている逆接続時の半導体スイッチング素子の駆動信号に入れ替えて前記変換器を運転することを特徴とする交流交流変換器の異常検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電圧を任意の大きさ及び周波数を有する交流電圧に変換する交流交流変換器において、変換器の入出力端子を誤って接続した場合にその逆接続状態を検出するようにした異常検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の交流交流変換器として、マトリクスコンバータが知られている。
図９は、マトリクスコンバータの概略的な構成を示す回路図である。同図において、１０は三相交流電源、２０はマトリクスコンバータ、Ｓは半導体スイッチング素子を組合わせて構成された双方向に電流を通流可能な双方向スイッチ、Ｒ,Ｓ,Ｔは正規の入力端子（電源側端子）、Ｕ，Ｖ，Ｗは正規の出力端子（負荷側端子）である。
周知のように、この種のマトリクスコンバータは、電解コンデンサ等の大形のエネルギーバッファを介さずに、交流電源電圧を所望の大きさ及び周波数の交流電圧に直接変換する電力変換器であり、長寿命、省スペースであると共に、入力電流を制御できるため電力回生が可能であって電源高調波を抑制できる等の特徴を持っている。
【０００３】
一方、図１０は、直流中間回路にエネルギーバッファとしてコンデンサを有する交流交流変換器（以下、インバータ装置という）であり、ダイオードブリッジからなる整流回路３０と、直流中間回路の電解コンデンサ４０と、インバータ部５０とから構成されている。
このインバータ装置では、交流電源電圧を整流回路３０により整流して得た直流電圧をインバータ部５０の半導体スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６のオンオフによって所定の交流電圧に変換するものであり、エネルギーを蓄積する大形の電解コンデンサ４０を備えている。
【０００４】
ところで、マトリクスコンバータもインバータ装置も、入力端子と出力端子とを逆接続して運転すると、半導体スイッチング素子等が破壊して装置の故障を引き起こす。この故障の原理を以下に述べる。
なお、インバータ装置の故障については図１０を用いて説明し、マトリクスコンバータの故障については図１１を用いて説明することとする。
【０００５】
図１０に示すインバータ装置において、入力端子Ｒ，Ｓ，Ｔと出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗとを誤って逆に接続する（つまり入力端子Ｒ，Ｓ，Ｔを負荷側に、出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗを電源側に接続する）と、インバータ部５０の還流ダイオードを介して直流電圧（直流中間電圧）が上昇する。インバータ装置では直流電圧から制御装置の電源を供給することが多いため、逆接続時にも、制御装置は異常なく運転準備状態となる。
これに対し、図１１に示すマトリクスコンバータの場合には直流回路が存在しないが、別系列から制御装置の電源が供給されていれば、インバータ装置と同様に運転準備状態となり得る。
【０００６】
上記の運転準備状態でインバータ装置やマトリクスコンバータの運転を開始すると、例えば出力端子Ｕに誤接続されている相の電源電圧が出力端子Ｖに誤接続されている相の電源電圧よりも高い場合、図１０のインバータ装置ではスイッチング素子Ｓ２のオンにより、また、図１１のマトリクスコンバータではスイッチング素子Ｓ１ｂ，Ｓ４ａのオンにより、出力端子Ｕ，Ｖ間で矢印方向に短絡電流が流れてスイッチング素子を破壊することがある。
通常、インバータ装置もマトリクスコンバータも、ある相の上下アームのスイッチング素子が同時にオンしないようにスイッチングパターンを決めているが、異なる相の上アーム同士または下アーム同士では任意のスイッチングパターンがあり得るため、上述したような短絡経路が発生するおそれがある。
この場合、仮に変換器に過電流保護回路が具備されていたとしても、過電流保護回路は、一般に短絡が発生した後に動作するため、スイッチング素子の破壊を未然に防ぐことは不可能である。
【０００７】
なお、特許文献１には、インバータ装置における入出力端子逆接続時の保護回路が開示されている。
この先行技術文献の請求項１に記載された従来技術は、交流電源が正常に印加されていることを検出する電源電圧検出回路を設け、その出力信号によりオンするインターロックスイッチと運転信号スイッチとのアンド条件によってインバータ部のスイッチング素子を駆動する駆動回路を動作させるものであり、インバータ装置の入出力端子逆接続時には、前記インターロックスイッチをオフさせることで駆動回路の動作を不能にし、インバータ部のスイッチング素子の遮断状態を維持して相間の短絡を防止するものである。
また、先行技術文献の請求項３〜６に記載された従来技術は、インバータ装置の直流電圧（平滑コンデンサの電圧）を所定値と比較する電圧比較回路を備え、入出力端子が逆接続されたことによって前記直流電圧が確立していない状態では制御装置の電源電圧が不足するため、この動作不能な制御装置によってスイッチング素子の遮断状態を維持することにより、相間の短絡を防止するものである。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−２６８７２２号公報（［００２１］，［００２２］，［００２５］〜［００２８］、図１，図３〜図６等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１における請求項１の従来技術では、インバータ装置の入出力端子を逆接続した場合と電源電圧低下等による電源異常時との何れの場合にも、インターロックスイッチがオフして駆動回路の動作を不能にすることができるが、これによると逆接続状態を電源電圧異常と判別することができない。また、特許文献１における請求項３〜６の従来技術でも、制御装置の電源が別系統から供給されている場合には、同様に逆接続と電源電圧異常との判別が不可能である。
従って、人為的な誤接続か電源電圧異常かを判別するための原因究明に多くの時間や労力を要するという問題があり、逆接続を検出する専用の検出回路を別に設けるとすれば、装置のコスト上昇や大形化を招く原因となる。
【００１０】
そこで本発明の解決課題は、専用の検出回路を要することなく変換器の入出力端子が逆接続されていることを正確に検出して異常時の原因究明を容易にし、スイッチング素子等の保護を可能にした交流交流変換器の異常検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、請求項１に記載した発明は、半導体スイッチング素子のオンオフにより交流電源電圧を任意の大きさ及び周波数の交流電圧に変換して出力する交流交流変換器において、
前記変換器の正規の入力端子に印加されている交流電圧情報と、前記変換器の正規の出力端子に印加されている交流電圧の整流電圧情報とを用いて、前記変換器の正規の出力端子が交流電源側に接続され、かつ、正規の入力端子が負荷側に接続されている逆接続状態を検出するものである。
【００１２】
請求項２に記載した発明は、請求項１において、
前記変換器の正規の入力端子に印加されている交流電圧の大きさが規定値未満であり、かつ、前記変換器の正規の出力端子に印加されている交流電圧の整流電圧の大きさが規定値以上である場合に逆接続状態を検出するものである。
【００１３】
請求項３に記載した発明は、半導体スイッチング素子のオンオフにより交流電源電圧を任意の大きさ及び周波数の交流電圧に変換して出力する交流交流変換器であって、制御装置の電源電圧を交流電源から得るようにした交流交流変換器において、
前記変換器の正規の入力端子に印加されている交流電圧情報と、前記制御装置の電源電圧情報とを用いて、前記変換器の正規の出力端子が交流電源側に接続され、かつ、正規の入力端子が負荷側に接続されている逆接続状態を検出するものである。
【００１４】
請求項４に記載した発明は、請求項３において、
前記変換器の正規の入力端子に印加されている交流電圧の大きさが規定値未満であり、かつ、前記制御装置の電源電圧が正常である場合に逆接続状態を検出するものである。
【００１５】
請求項５に記載した発明は、半導体スイッチング素子のオンオフにより交流電源電圧を任意の大きさ及び周波数の交流電圧に変換して出力する交流交流変換器において、
前記変換器の運転前にこの変換器の正規の出力端子に印加されている交流電圧情報を用いて、前記変換器の正規の出力端子が交流電源側に接続され、かつ、正規の入力端子が負荷側に接続されている逆接続状態を検出するものである。
【００１６】
請求項６に記載した発明は、半導体スイッチング素子のオンオフにより交流電源電圧を任意の大きさ及び周波数の交流電圧に変換して出力する交流交流変換器であって、制御装置の電源電圧を交流電源から得るようにした交流交流変換器において、
前記変換器の正規の入力端子に印加されている交流電圧情報と、前記変換器の正規の出力端子に印加されている交流電圧情報とを用いて、前記変換器の正規の出力端子が交流電源側に接続され、かつ、正規の入力端子が負荷側に接続されている逆接続状態を検出するものである。
【００１７】
請求項７に記載した発明は、請求項６において、
前記変換器の正規の入力端子に印加されている交流電圧の大きさが規定値未満であり、かつ、前記変換器の正規の出力端子に印加されている交流電圧の大きさが規定値以上である場合に逆接続状態を検出するものである。
【００１８】
請求項８に記載した発明は、請求項７において、
逆接続状態を検出した時に、ある半導体スイッチング素子に印加されるべき正常接続時の駆動信号を、前記半導体スイッチング素子と同じ入出力端子間に接続されている逆接続時の半導体スイッチング素子の駆動信号に入れ替えて前記変換器を運転するものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、交流交流変換器の入力端子と出力端子とを誤って逆に接続した場合でも、電圧情報等に基づいて逆接続状態を確実に検出することができ、事前にアラーム出力や運転停止等を行うことで半導体スイッチング素子等の破壊を防ぐことができる。また、逆接続と電圧低下等による電源異常との判別を可能にして原因究明を容易かつ迅速に行うことができる。
更に、交流交流変換器の制御装置に備えられた電圧検出手段等を利用でき、逆接続検出用の電圧検出回路等を設ける必要がないので、コストの低減も可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、図１は請求項１，２に係る本発明の第１実施形態が適用されるブロック図であり、三相交流電源１０から入力フィルタ１５を介して供給される交流電圧を、交流交流変換器としてのマトリクスコンバータ２０により任意の大きさ及び周波数の交流電圧に直接変換して負荷６０に供給するシステムである。
【００２１】
マトリクスコンバータ２０の正規の入力端子Ｒ，Ｓ，Ｔが接続される入力フィルタ１５の出力側各相には第１の整流回路７１の交流側が接続され、マトリクスコンバータ２０の正規の出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗが接続される負荷６０の入力側各相には第２の整流回路７２の交流側が接続されていると共に、これら第１，第２の整流回路７１，７２の直流側にはコンデンサ７３が共通接続されている。
ここで、第１，第２の整流回路７１，７２及びコンデンサ７３からなる回路は、例えば米国特許第４６９７２３０号明細書によって公知の過電圧保護回路であり、入力端子Ｒ，Ｓ，Ｔまたは出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗの各線間に交流の過電圧が印加された場合に、この電圧を整流してコンデンサ７３を充電することにより、双方向スイッチＳへの過電圧印加を防止するように作用する。
【００２２】
一方、８０Ａは、マトリクスコンバータ２０の双方向スイッチＳに対するスイッチングパターンを生成するための制御装置であり、第１の整流回路７１の入力電圧（入力端子Ｒ，Ｓ，Ｔの電圧）と前記コンデンサ７３の両端の直流電圧とが入力されている。
制御装置８０Ａにおいて、電圧検出手段８１は入力端子Ｒ，Ｓ，Ｔの電圧を検出し、後述する数式によって入力電圧ベクトルの大きさを演算して逆接続検出手段８３に出力し、直流電圧検出手段８２はコンデンサ７３の直流電圧を検出して逆接続検出手段８３に出力する。
逆接続検出手段８３は、これらの電圧情報に基づいてマトリクスコンバータ２０の入出力端子が逆接続されていることを検出し、その検出信号を出力可能に構成されている。
【００２３】
また、マトリクスコンバータ制御手段８４は、制御指令に基づいて、所定の交流電圧を出力するべく双方向スイッチＳに対するスイッチングパターン（ＰＷＭパターン）を作成するものであり、このスイッチングパターンを図示されていないゲートドライブ回路に出力する。このマトリクスコンバータ制御手段８４には、前述した逆接続検出手段８３からの検出信号が入力されており、逆接続検出時にマトリクスコンバータ２０の運転を停止させるべく全ゲートをオフするように動作可能である。
なお、前記電圧検出手段８１は、マトリクスコンバータ２０の入力電流指令等を作成する際に必要な電源位相検出用の電圧検出手段を兼用することができる。
【００２４】
次に、本実施形態における逆接続の検出原理について説明する。
まず、入力端子側の電圧ｖｒ，ｖｓ，ｖｔを交流２軸成分ｖα，ｖβにより表すと、数式１となる。
【００２５】
【数１】
2006352960.tif 000003
【００２６】
数式１から、入力電圧ベクトルの大きさ｜Ｖｉ｜を求めると、数式２となる。
【００２７】
【数２】
2006352960.tif 000004
【００２８】
逆接続検出手段８３は、電圧検出手段８１により演算された数式２の値に基づいて、入力電圧の低下を検出する。すなわち、マトリクスコンバータ２０の入出力端子を誤って逆に接続した場合には、本来存在するべき入力側の電圧がゼロとなって異常検出の規定値（正常接続時のマトリクスコンバータ２０の入力電圧）を下回るため、入力電圧の低下とみなす。しかしながら、入力電圧の低下だけでは、逆接続によるものか、それとも電源電圧（系統電圧）の低下等に起因した電源異常によるものかを判別することができない。
【００２９】
そこで、本実施形態では、直流電圧検出手段８２により検出した直流電圧の大きさも加味することにより、逆接続を判別するようにした。
すなわち、図２に示すように、逆接続検出手段８３では、電圧検出手段８１により検出した入力電圧だけでなく直流電圧検出手段８２により検出した直流電圧も逆接続を判別するための情報として用いることとし（Ｓ１，Ｓ２）、入力電圧が規定値以上であれば接続状態が正常と判断して運転を許可し（Ｓ３ＮＯ，Ｓ４）、マトリクスコンバータ制御手段８４により所定のスイッチングパターンを作成する。また、入力電圧が規定値未満であれば（Ｓ３ＹＥＳ）、直流電圧が規定値以上であるかを判断し、規定値未満であれば電源電圧異常と判断すると共に（Ｓ５ＮＯ，Ｓ６）、直流電圧が規定値以上の場合にのみ逆接続と判断して逆接続フラグをオンにする（Ｓ５ＹＥＳ，Ｓ７）。
【００３０】
なお、逆接続検出手段８３は、ステップＳ６，Ｓ７の何れの場合にも、必要に応じてアラームを発生させ、マトリクスコンバータ制御手段８４に異常信号を出力して全ゲートオフによる運転停止等の保護動作を行う。ここで、電源電圧異常（Ｓ６）と判断された場合には、低下した電源電圧が早期に復帰することもあるため、電圧復帰を検出した際に自動的に再始動するといった処理を行っても良い。
【００３１】
ここで、前述したように、第１，第２の整流回路７１，７２及びコンデンサ７３からなる過電圧保護回路では、マトリクスコンバータ２０の入出力端子を逆接続した場合に、出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗに印加される電源電圧を整流回路７１により整流してコンデンサ７３を充電することが可能であるから、逆接続時にはコンデンサ７３の電圧が上昇してその直流電圧が規定値以上になるのに対し、一般に正常接続時であって電源電圧が異常である場合には、停電や電圧低下によりコンデンサ７３の直流電圧が規定値未満になることから、直流電圧の大きさを判断基準に加えることで逆接続の判別が可能になるものである。
【００３２】
従って、逆接続検出手段８３による逆接続の判別原理を整理すると、電圧検出手段８１によって検出された交流入力電圧が規定値未満であり、かつ、直流電圧検出手段８２により検出された直流電圧が規定値以上である場合に、マトリクスコンバータ２０の入力端子Ｒ，Ｓ，Ｔと出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗとが逆接続されていると判別する。
なお、直流電圧検出手段８２に厳密な精度は必要ではなく、簡単なコンパレータによって構成することができ、更に過電圧監視用に直流電圧の振幅を検出していれば、逆接続を検出するための特別な回路を追加することは不要である。また、図１の整流回路７１，７２及びコンデンサ７３からなる過電圧保護回路は、直流電圧を検出するための一例であり、交流電圧を整流する機能を持つ回路であれば同様に本実施形態における直流電圧の検出が可能である。
【００３３】
なお、この実施形態では、電圧検出手段８１が入力フィルタ１５の後段から入力電圧ベクトルの大きさを検出しているが、入力フィルタ１５の前段から検出しても良いし、三相全てではなく、二相の電圧を検出しても良い。また、電圧検出手段８１により電圧位相や周波数を検出する場合には、位相検出値が変化せずに一定値になったり、周波数検出値が０になることに基づいて入力電圧の異常を検出することができ、その検出結果に基づいて電源電圧の異常を検出することも可能である。
【００３４】
次に、図３は請求項３，４に係る本発明の第２実施形態が適用されるブロック図である。
この実施形態は、制御装置８０Ｂの電源電圧が前記コンデンサ７３から供給されている場合のものである。なお、図１と同一の構成要素には同一の番号を付して説明を省略し、以下では異なる部分を中心に説明する。
【００３５】
制御装置８０Ｂにおいて、８５は前記コンデンサ７３の両端に接続されたＤＣＤＣコンバータであり、その出力側には制御電源電圧監視手段８６が接続されている。なお、ＤＣＤＣコンバータ８５は、コンデンサ７３の電圧値を適宜変換して制御装置８０Ｂの電源電圧として供給する機能を備えている。
また、制御電源電圧監視手段８６の出力信号は、電圧検出手段８１からの出力と共に逆接続検出手段８３に入力されている。その他の構成は第１実施形態と同一である。
【００３６】
制御電源電圧監視手段８６は、ＤＣＤＣコンバータ８５の出力電圧が制御装置８０Ｂの動作電圧に達しているか否かを判断する。
逆接続検出手段８３は、電圧検出手段８１により演算された入力電圧ベクトルの大きさが規定値未満であるか否かを判断し、更に、制御電源電圧監視手段８６の出力信号から、制御電源電圧の異常を判断する。
【００３７】
すなわち、本実施形態においてマトリクスコンバータ２０の入出力端子が逆接続されていれば、出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗを介して交流電源１０に誤接続された整流回路７１によりコンデンサ７３が所定電圧に維持され、ＤＣＤＣコンバータ８５を介して制御電源電圧監視手段８６からは制御電源電圧が正常である旨の信号が逆接続検出手段８３に出力される。また、このとき、逆接続検出手段８３は電圧検出手段８１によって検出された負荷側の交流電圧の大きさが規定値未満であることを検出するので、これらの情報に基づいて入出力端子の逆接続を判別することができる。
従って、第１実施形態と同様にアラームを発生させ、マトリクスコンバータ２０を全ゲートオフするような保護動作を行えば良い。
【００３８】
なお、この実施形態において、交流入力電圧の大きさが規定値未満であること、及び、制御電源電圧が所定の動作電圧未満であることを逆接続検出手段８３が検出した場合には、入出力端子の逆接続ではなく電源電圧異常が発生したと判断することができる。
本実施形態のように制御電源電圧の監視結果を逆接続の判別に用いる着想は、図３のようにコンデンサ７３の直流電圧から制御電源電圧を供給する場合に限らず、マトリクスコンバータ２０の主回路とは別の電源側端子から制御電源電圧を供給する回路構成にも適用可能である。
【００３９】
図４は、請求項５に係る本発明の第３実施形態が適用されるブロック図である。
この実施形態では、マトリクスコンバータ２０の運転前における出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗの電圧を制御装置８０Ｃ内の電圧検出手段８７が検出し、その電圧検出値に基づいて入出力端子の逆接続を検出するものである。
【００４０】
すなわち、電圧検出手段８７は出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗの電圧を検出し、前述した数式２に従って電圧ベクトルの大きさを求める。マトリクスコンバータ２０の入出力端子が正しく接続されていれば、出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗは負荷６０に接続されており、電圧検出手段８７により演算される電圧ベクトルの大きさは、マトリクスコンバータ２０の運転前はほぼゼロである。しかし、入出力端子が逆接続されている場合には、電圧検出手段８７により演算される電圧ベクトルの大きさは電源電圧の大きさとなる。
【００４１】
従って、逆接続検出手段８３は、マトリクスコンバータ２０の運転前の状態で、電圧検出手段８７により演算される電圧ベクトルの大きさが規定値以上であれば逆接続とみなすことができるから、前記同様にアラームの発生や全パルスオフを行わせて保護動作を行えば良い。
この実施形態では、出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗの交流電圧のみを検出すれば良いため、図１０に示したようなインバータ装置にもそのまま適用可能である。また、電圧検出手段８７は第１，第２実施形態における電圧検出手段８１をそのまま転用できると共に、三相全てではなく二相の電圧を検出しても良い。
【００４２】
図５は、請求項６〜８に係る本発明の第４実施形態が適用されるブロック図である。
この実施形態では、マトリクスコンバータ２０の入出力端子の電圧を制御装置８０Ｄ内の電圧検出手段８１，８７がそれぞれ検出し、これらの電圧検出値に基づいて入出力端子の逆接続を検出する。制御装置８０Ｄの構成としては、入力端子Ｒ，Ｓ，Ｔの電圧を検出する第１，第２実施形態の電圧検出手段８１と出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗの電圧を検出する第３実施形態の電圧検出手段８７とを設け、これらの出力が逆接続検出手段８３に加えられている。
【００４３】
本実施形態において、逆接続検出手段８３は、入力端子Ｒ，Ｓ，Ｔの電圧が規定値未満であり、かつ、出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗの電圧が規定値以上のときに逆接続とみなしてアラームの出力、全ゲートオフ等の保護動作を行わせる。
また、この実施形態では、逆接続の検出時において上記のような動作を行わせる以外に、双方向スイッチＳに与えるＰＷＭパターン信号を入れ替えてマトリクスコンバータ２０を運転することも可能である。以下に、この運転方法を説明する。
【００４４】
図６は、入出力端子が正しく接続されている状態におけるマトリクスコンバータ２０の双方向スイッチの接続構成を示し、図７は入出力端子が逆接続されている状態における双方向スイッチの接続構成をしている。これらの図において、Ｓｒｕ，Ｓｒｖ，Ｓｒｗ，Ｓｓｕ，Ｓｓｖ，Ｓｓｗ，Ｓｔｕ，Ｓｔｖ，Ｓｔｗは双方向スイッチであり、例えば端子Ｒ，Ｕ間に接続される双方向スイッチをＳｒｕとして以下同様に各スイッチを定義する。
【００４５】
図５におけるマトリクスコンバータ制御手段８４は、逆接続検出手段８３からの出力によって逆接続を検出すると、マトリクスコンバータ２０の出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗを電源側端子としてＰＷＭパターン信号を演算し、得られたＰＷＭパターン信号を図８に従って入れ替える。例えば、正常接続時の双方向スイッチＳｒｕに対するＰＷＭパターン信号はそのまま双方向スイッチＳｒｕのＰＷＭパターン信号とし、同Ｓｒｖに対するＰＷＭパターン信号は同ＳｓｕのＰＷＭパターン信号とし、以下同様にＳｒｗをＳｔｕに、ＳｓｕをＳｒｖに、……というように入れ替える。
【００４６】
これにより、図７の如く逆接続された状態でも、双方向スイッチＳｒｕには正常接続時のＳｒｕのＰＷＭパターン信号がそのまま与えられ、同Ｓｓｕには正常接続時の同ＳｒｖのＰＷＭパターン信号がそのまま与えられ、同Ｓｔｕには正常接続時の同ＳｒｗのＰＷＭパターン信号がそのまま与えられ、……というように、実質的に図６の正常接続時と同様の接続状態を得ることができる。
従って、マトリクスコンバータ２０が逆接続されているにもかかわらず、相間の短絡を防止しながら運転を行うことが可能になる。なお、この実施形態では、逆接続により交流電源１０に接続される側の電圧検出手段により電圧位相を検出して入力電流指令を作成することが可能である。
また、双方向スイッチの接続構成は種々存在するが、同様にＰＷＭパターン信号を入れ替えれば逆接続状態での運転を実現できることはいうまでもない。
【００４７】
本発明は、マトリクスコンバータのような交流交流直接変換器ばかりでなく、整流回路とインバータ部とを直流中間回路を介して接続してなるインバータ装置等の交流交流変換器にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１実施形態が適用されるシステムのブロック図である。
【図２】第１実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２実施形態が適用されるシステムのブロック図である。
【図４】本発明の第３実施形態が適用されるシステムのブロック図である。
【図５】本発明の第４実施形態が適用されるシステムのブロック図である。
【図６】第４実施形態における正常接続時の双方向スイッチの接続構成図である。
【図７】第４実施形態における逆接続時の双方向スイッチの接続構成図である。
【図８】第４実施形態におけるＰＷＭパターン信号の入替えの説明図である。
【図９】マトリクスコンバータの概略的な構成を示す回路図である。
【図１０】インバータ装置における短絡電流経路を説明する回路図である。
【図１１】マトリクスコンバータにおける短絡電流経路を説明する回路図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０：三相交流電源
１５：入力フィルタ
２０：マトリクスコンバータ
６０：負荷
７１，７２：整流回路
７３：コンデンサ
８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ，８０Ｄ：制御装置
８１，８７：電圧検出手段
８２：直流電圧検出手段
８３：逆接続検出手段
８４：マトリクスコンバータ制御手段
８５：ＤＣＤＣコンバータ
８６：制御電源電圧監視手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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